人教版九年级物理下册：第22章第2节 核能（导学案）

5第2节核能5课题核能课型新授课教学目标知识与技能1.常识性了解核能及核能的获取方式.2.了解原子核的结构及核能的利用.3.理解核裂变和核聚变，能正确说出核裂变和核聚变的应用.过程与方法通过让学生搜集与核能有关的资料，锻炼学生解决问题的能力，让学生自己讨论交流，说说怎样利用核能.情感、态度与价值观通过让学生搜集与核能有关的资料，锻炼学生解决问题的能力，让学生自己讨论交流，说说怎样利用核能.教学重点核能的利用教具准备多媒体课件、火柴教学难点核能产生的两种方式：裂变和聚变教学课时1课时课前预习1.原子结构：原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动．2.核能：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能．3.裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量．4.聚变：将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能，这就是聚变．巩固复习教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的对应练习（教师可有针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固新课导入教师用多媒体播放“美国投向日本广岛的第一颗原子弹爆炸的情景”视频.教师解说:同学们，你知道日本广岛吗？1945年8月6日，美国向日本广岛投下第一颗原子弹，该城市大部分被摧毁.据日本有关部门统计，迄今为止，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多.你知道为什么原子弹的威力这么大吗？你想知道它的原理吗？学生产生疑问，思考.师学习了本节知识后你就会明白了!好，下面我们就开始学习.进行新课一原子、原子核、核能1.原子、原子核我们知道分子是由原子构成，那么原子的结构是怎样的呢？生1：一切物质是由分子构成的，分子又由原子构成，而原子由原子核和核课外拓展：核能是十分巨大的，1kg铀235的原子核全部发生裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量，而聚变时释放的能量比裂变时释放的能量更大，因此核能具有很大的开发潜力5 进行新课外电子构成.原子核由质子、中子构成.生2：原子核由带正电的质子和不带电的中子构成，原子核集中了原子的大部分质量.原子核带正电，核外电子带负电，绕核高速旋转.质子和中子的质量比电子大得多，处于原子中心，构成非常小的原子核.教师点评，对学生回答予以肯定.2.核能师质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的.但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可以释放出惊人的能量，这就是我们说的核能，又称原子能.板书：一旦使原子核分裂或聚合，就可以释放出惊人的能量——核能二裂变和核电站1.裂变师原子核分裂时短时间内释放出巨大的能量.如1kg铀全部分裂，释放的能量超过了2000t优质煤完全燃烧时释放的能量.1938年，科学家首次用中子轰击较大的原子核，使它变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，称为原子核的裂变板书：裂变：一个原子核分裂成两个较小的核，同时释放出巨大的能量2.链式反应师怎样才能让裂变继续下去呢？（同时演示实验：将火柴搭成教材P171图22．2-2所示的结构，点燃第一根火柴后,提醒学生注意观察所发生的情况.）学生观察后，教师引导学生分析，指出：科学家用中子轰击铀235原子核，铀核裂变释放出核能，同时还产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应板书：链式反应结构图3.核电站和原子弹同学们，你们知道核电站是如何利用核能的吗？学生交流、讨论.教师引导学生分析，链式反应如果加以控制，就会使其能量平稳释放，得到利用，核电站就是一个典型核裂变的应用.教师用多媒体展示核电站的工作示意图，并向学生介绍我国已经成功建成并投入运行的核电站有广东大亚湾核电站、浙江秦山核电站等.截至2016年7月，中国大陆核电总装机容量5500多万千瓦，名列世界第四.其中在运核电机组34台，在建核电机组20台，在建核电机组规模居世界首位，是世界上核电发展最快的国家.2015年1至12月全国累计发电量为56184.00亿千瓦时，核电累计发电量为小组问题探讨：1.为什么电子能绕核高速旋转？2.“核能”是一把“双刃剑”，我们应该怎样正确认识核能呢？课外拓展：裂变需要的铀等重金属元素在地球上的含量稀少，而且常规裂变的核反应堆会产生放射性较强的核废料，这些因素限制了裂变能的利用特别提醒：能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做反应堆5 1689.93亿千瓦时，约占全国累计发电量的3.01%.据预测，到2050年，全球的核电装机容量最低将达3.7亿千瓦，最高可达9.64亿千瓦.师你们想一想，链式反应如果没有加以控制，那会怎么样呢？生：瞬间释放，造成巨大危害.原子弹会不会就是这样制成的？师同学们说得很对.原子弹爆炸时发生的链式反应，就是不加控制的，大量原子核在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量.板书：链式反应加以控制，得到利用——核电站、核潜艇等；不加以控制——原子弹师同学们，为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、奋发图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹.教师用多媒体播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况.【例1】近几年，日本福岛第一核电站因冷却系统的故障导致严重的核泄漏事故，引起了全世界的关注.（1）核电站是利用原子核发生（选填“裂变”或“聚变”）释放能量来发电的.（2）下面是核能发电中能量转化的过程，请将其补充完整.解析：核电站是利用原子核的裂变释放的能量来发电的，发电过程中是利用核能给水加热，转化为高温高压水蒸气的内能，再利用蒸汽来推动蒸汽轮机转动，将内能转化为机械能，最后蒸汽轮机带动发电机发出电来，故整个能量转化情况是核能内能机械能电能.答案：（1）裂变（2）内能三聚变师同学们，原子核可以由重核裂变成轻核放出巨大能量，反过来，轻核结合形成重核的同时也发出更巨大的能量，这就是聚变.例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成氦核，会释放出更大的核能.板书：聚变：质量很小的原子核，在超高温下结合成新的重核，释放出更大的核能教师就教材P172图22．2-5讲解，分析聚变过程.大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量.氢弹就是利用此原理制成的.师聚变能否像裂变一样加以控制利用呢？学生思考、讨论.教师引导分析：相信在不久的将来是可以实现的.海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核.那么，到那时有望解决人类能源问题.希望同学们努力刻苦学习，练就过硬的本领为解决能源问题作出贡献师同学们，科学是双刃剑，利用好给人类造福，否则，会给人类造成巨大的灾难.核能的利用就是一个典型.2011年3月11日,日本发生大地震，福岛核电站遭到极大破坏.核物质辐射殃及方圆几十公里,给日本人民的生产、生活造成了极大的危害.日本政府为了拯救核电站、控制核辐射，投入了大量的人力、财力.有易错提示：（1）并非所有原子都可以发生聚变，只有较轻的原子核才能聚变为较重的原子核.（2）核聚变属于物理变化5 关这些大家课后可以上网搜集相关资料查看.师好，下面请大家阅读教材P172“科学·技术·社会——核电站和核废料处理”，谈谈自己的看法.学生阅读、思考、讨论核能的优缺点.【课堂交流、小结与延展】师同学们，我们通过本节课的学习，认识了核能及核裂变、聚变，同时还知道了核裂变的和平利用，为推动人类文明进步发挥了重要的作用.你们还有哪些收获呢？请相互交流、讨论.生1：通过学习，知道了核能产生的机理，了解了核裂变进行的是链式反应，核电站是核裂变的和平利用是加以控制的链式反应，它的核心设备是核反应堆.生2：通过学习，知道了核裂变是重核分裂成轻核时释放出的巨大能量；而聚变是轻核在高温条件下结合成重核时，放出更大的能量.生3：通过学习，我们知道了科学技术是一把双刃剑，有利也有弊.关键是看如何运用.……教学板书课堂小结同学们，我们通过这节课的学习，收获了不少知识.我们对核能有了新的认识，知道了核能的产生机理：原子核发生裂变、聚变时产生的巨大能量.核裂变的链式反应在加以控制的条件下，就可以得到很好的利用，否则，瞬间释放出来会造成巨大危害.目前聚变的控制还在研究.和平利用核能是全世界爱好和平的人们的愿望.核能的利用，有很长的路要走，请同学们努力学习，练就过硬的本领为推动人类和平事业作出更大的贡献.好，谢谢大家！教材习题解答动手动脑学物理(P173)1.解答：原子是由原子核和核外电子组成，原子核由质子和中子组成.中子不带电，质子和电子带电，质子带正电，电子带负电.2.解答：把原子比作“鸟巢”体育场，则原子核相当于一颗小绿豆.3.解答：核反应堆和原子弹都是利用核的裂变释放出的能量来工作的.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的，而原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的.4.解答：将两个质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核，会释放出惊人的能量，这就是聚变，也称为热核反应.氢弹就是利用氢核聚变制成的武器；实现课外拓展：1.核能的优缺点：（1）核能的优点：①核能十分巨大，它能极大地补充人类能源的不足，使用核能大大地节约了常规能源；②核能能够解决能源不平衡分布的问题.（2）核能的缺点：①核能属于一次能源，它是不可再生能源；②核能存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害；③核反应堆中产生核废料，在治理核废料过程中，代价较高.2.核能是原子核发生变化时释放的能量，不是原子核具有的内能5 可控核聚变，利用可控核聚变释放核能，是人类急需解决的问题.5.解答：汽轮（蒸汽的内能转化为汽轮机的机械能）；发电（汽轮机的机械能转化为电能）难题解答【例2】下列说法中正确的是（）A.裂变与聚变都释放内能B.聚变是在中子轰击下引发的C.裂变是在超高温下进行的D.以上说法都不对解析：裂变与聚变都释放巨大的核能，裂变是在中子的轰击下引发的，聚变是在超高温下进行的.答案：D布置作业：教师引导学生课后完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一课时的内容。教学反思1.在教学过程中，始终注意到把调动学生学习的积极性、主动性放在首位，采用播放多媒体课件，调动学生学习兴趣.还通过鼓励学生敢于发表自己的见解，学会与他人合作、交流，培养学生主动与他人合作的精神，勇于放弃或修正自己的错误观点.2.通过介绍核能的有效合理利用会给人类带来好处，若使用不当或出现异常会造成极大的破坏和危害，让学生明白科学是把双刃剑.同时，告诉学生，我国自古以来一直是维护世界和平的捍卫者.3.在有限的课堂时间内要想充分发挥学生对探究问题的自主性，体现学生学习的主体性，把握不好就会使一个问题的讨论面太大，时间拖得太长，还会远离研究主题，浪费时间等等.所以在组织教学过程中，必须使每个环节十分严密，力争排除一切客观干扰因素，也就是要把握好引导的“度”，对于如何更好地激发学生的探究欲望和兴趣，培养发散性、创造性思维等方面的问题也值得再讨论.教学过程中老师的疑问：教师点评和总结：5